一种认知无线电中合作频谱感知方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及认知无线电频谱感知技术领域，特别是指一种认知无线电中合作频谱 感知方法及系统。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着通信业务的快速发展，人们对无线通信业务的接入速率和宽带的要 求越来越高。传统的频谱分配方法是一种固定的频谱分配，根据美国联邦通信委员会的报 告估计，70 %的固定分配频谱利用率低下。
[0003] 认知无线电技术能够实时动态的寻找"频谱空穴"并接入频谱，提高频谱利用率。 频谱感知是认知无线电的基础和关键技术之一。频谱感知技术分为单认知用户感知和多认 知用户合作感知。由于单个认知用户（认知用户也可以称为CR用户或认知用户节点）在 实际生活中会受到阴影效应、多径传播等因素的影响，因此多认知用户合作频谱感知技术 越来越受到推崇。参看图1所示为合作频谱感知的系统图，各个认知用户感知授权用户的 信息，并将感知结果发送到基站（也称为融合中心），由融合中心按一定的融合规则对接收 到的感知结果进行最终判决是否有授权用户（也称作主用户）的出现。
[0004] 认知用户对授权用户的感知方法有很多，经典的感知方法包括：匹配滤波器、波形 检测、能量检测、循环平稳特征检测、小波分析和多窗谱估计等。与其他感知方法相比，能量 检测是一种次优的检测方法，但是它不需要授权用户的先验信息，并且其实现简单，运算复 杂度低，因此目前能量检测被普遍应用。
[0005] 融合中心参考下列3种融合准则对频谱感知信息进行判决，判定授权用户是否存 在：
[0006] I. "0R"融合准则：在所有参与协作式频谱感知的认知用户中，如果有一个认知用 户判决授权用户存在，则融合中心就判定授权用户存在；否则判定授权用户不存在。
[0007] 2. "AND"融合准则思想为：当所有参与协作式频谱感知的认知用户判决授权用户 存在时，融合中心才判定授权用户存在；否则判定授权用户不存在。
[0008] 3. "K秩"融合准则思想为：在M个参与本地判决的认知用户中如果有K个认知用 户判定授权用户存在，则融合中心判定有授权用户存在，否则判定授权用户不存在。
[0009] 基于能量检测和合作频谱感知技术，在认知无线电环境下，合作频谱感知相对于 单个认知用户需要传递更多的检测信息，而一些认知用户在某个时刻的检测信息对于融合 中心来说是不必要的甚至是错误的，这就造成了频谱的浪费和检测信息的可靠度低，导致 最终的错判。例如，在实际的无线电网络环境中，由于合作认知用户所处的位置是随机分布 的，导致各个认知节点的信噪比（Signal Noise Ratio, SNR)不同，各个认知用户节点检测 性能的可靠性也由此不同，低SNR的认知节点会对合作检测性能产生很大的影响，尤其当 认知节点处于深度衰落环境中时，会降低联合检测概率，导致检测信息的可靠度下降。
【发明内容】
[0010] 本发明要解决的技术问题是提供一种认知无线电中合作频谱感知方法及系统，以 解决现有技术所存在的合作频谱感知方法中传输的信息中含有冗余信息和错误信息，会导 致频谱的浪费及错判的问题。
[0011] 为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种认知无线电中合作频谱感知方法， 包括：
[0012] 将各个认知用户检测到的能量结果与相应的判决门限进行比较，输出判决结果；
[0013] 每个认知用户将本次判决结果与对应的寄存器中存储的上一次判决结果进行比 较，若两次判决结果不同，则用本次判决结果替换所述寄存器中已存储的上一次判决结果， 并将本次判决结果发送至融合中心，否则，不做处理；
[0014] 根据接收到的判决结果及在融合中心中预设的动态可信度区间，判定授权用户是 否存在。
[0015] 优选地，所述将各个认知用户检测到的能量结果与相应的判决门限进行比较，输 出判决结果包括：
[0016] 对各个认知用户进行能量检测；
[0017] 对所述能量检测信息进行去噪、采样、并对采样结果进行求和处理；
[0018] 将处理后的各个认知用户的能量检测信息与各个认知用户能量检测信息的判决 门限进行比较，输出判决结果，所述判决门限表示如下：
[0020] 其中，Xi表示第i个认知用户的能量检测信息的判决门限，CTn2表示加性高斯 白噪声的方差，N表示采样数，表示第i个认知用户的的虚警概率，A=Ap/ , i = 1，2,3,…，J，其中，Ui表示调整因子，用来根据每个认知用户的SNR来调整各个认知用户 虚警概率的大小，Pf表示为下式：
[0022] 优选地，每个认知用户分别对应一个寄存器；
[0023] 所述每个认知用户将本次判决结果与对应的寄存器中存储的上一次判决结果进 行比较包括：
[0024] 在第一次感知过程中，每个认知用户将其判决结果存储在各自的寄存器中；
[0025] 在后面的感知过程中，每个认知用户将本次判决结果与各自寄存器中存储的上一 次判决结果进行比较。
[0026] 优选地，所述融合中心包括：环形寄存器，所述环形寄存器包括：与认知用户数目 相同个寄存器，用于存储每个认知用户发送来的判决结果；
[0027] 所述根据接收到的判决结果及在融合中心中预设的动态可信度区间，判定授权用 户是否存在包括：
[0028] 根据存储的每个认知用户发送来的判决结果，通过所述融合中心确定每个认知用 户的可信度a ,和动态可信度区间；
[0029] 将每个认知用户的可信度Cii与所述可信度区间进行匹配，若ai属于可信度区 间，融合中心选取认知用户i的判决结果来参加本轮融合，若ai不属于可信度区间，在本 轮融合中，融合中心则舍弃认知用户i的判决结果；
[0030] 根据融合中心选取的判决结果及预设的融合准则，判定授权用户是否存在。
[0031] 优选地，所述根据存储的每个认知用户发送来的判决结果，通过所述融合中心确 定每个认知用户的可信度a,和动态可信度区间包括：
[0032] 在第一次感知过程中，定义每个认知用户的可信度ai= 1，i表示第i个认知用 户；
[0033] 在后面的感知过程中，每个认知用户的可信度a1表示如下：
[0035] 其中，NUMmatcted⑴表示在M次感知过程中，第i个认知用户的判决结果和最终判 决结果一致的次数，J为认知用户的总数；
[0036] 根据每个认知用户的可信度ai，确定总体置信度aAIi，所述总体置信度aAIX表示 如下：
[0038] 通过融合中心确定每个认知用户的传输信噪比，并根据每个认知用户的传输信噪 比确定动态可彳目度区间[aAIX- 9i,aAu+ 0J，0彦不如下：
[0040] 其中，J表示认知用户的总数，SNRi表示第i个认知用户的传输信噪比，-为传 输信噪比的平均值。
[0041] 本发明实施例还提供一种认知无线电中合作频谱感知系统，包括：
[0042] 检测信息判决单元，用于将各个认知用户检测到的能量结果与相应的判决门限进 行比较，输出判决结果；
[0043] 判决结果比较单元，用于每个认知用户将本次判决结果与对应的寄存器中存储的 上一次判决结果进行比较，若两次判决结果不同，则用本次判决结果替换所述寄存器中已 存储的上一次判决结果，并将本次判决结果发送至融合中心，否则，不做处理；
[0044] 授权用户判定单元，用于根据接收到的判决结果及在融合中心中预设的动态可信 度区间，判定授权用户是否存在。
[0045] 优选地，所述检测信息判决单元包括：
[0046] 能量检测模块，用于对各个认知用户进行能量检测；
[0047] 处理模块，用于对所述能量检测信息进行去噪、采样、并对采样结果进行求和处 理；
[0048] 检测信息判决模块，用于将处理后的各个认知用户的能量检测信息与各个认知用 户能量检测信息的判决门限进行比较，输出判决结果，所述判决门限表示如下：
[0050]其中，Ai表示第i个认知用户的能量检测信息的判决门限，表示加性高斯 白噪声的方差，N表示采样数，表示第i个认知用户的的虚警概率，A =AG，i = 1，2,3,…，J，其中，Ui表示调整因子，用来根据每个认知用户的SNR来调整各个认知用户 虚警概率的大小，Pf表示为下式：
[0052]优选地，每个认知用户分别对应一个寄存器；
[0053]所述判决结果比较单元包括：
[0054]存储模块，用于在第一次感知过程中，每个认知用户将其判决结果存储在各自的 寄存器中；<